關於JAVA中的static方法、並發問題以及JAVA運行時記憶體模型

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一、前言

最近在工作上用到了一個靜態方法，跟同事交流的時候，被一個問題給問倒了，只怪基礎不紮實...

問題大致是這樣的，“在多線程環境下，靜態方法中的局部變數會不會被其它線程給汙染掉？”；

我當時的想法：方法中的局部變數在啟動並執行時候，是存在JAVA棧中的，方法運行結束，局部變數也就都彈光了，理論上單線程的話是不會有問題的，我之所以不知道，是因為不清楚在JAVA記憶體模型中，一個線程對應一個棧，還是多個線程共用一個棧...

其實如果知道每個線程都有一個自己的JAVA棧的話，問題也就很清楚了，不會被其它線程給汙染掉；

當然，問題並不能止於此，這個問題已經暴露出自己對這方面比較薄弱，因此打算對JAVA記憶體模型和多線程並發問題做個小小總結；

 二、JAVA中的記憶體模型

程式啟動並執行時候，記憶體主要由以下部分組成：

1. 堆：所有線程共用一個堆；存放的都是new 出來的對象；由記憶體回收行程回收；
2. 方法區：所有線程共用一個方法區；裡面存放的內容有點雜，可以認為是除堆和棧中的其它東西（如類資訊，靜態變數，常量，代碼等）；Java虛擬機器規範規定可以不對方法區進行記憶體回收，當並不是不回收，主要看具體虛擬機器的實現，比如可以回收一些廢棄常量和無用的類；
3. 程式計數器：也叫PC,存放下一條指令所在單元的地址的地方;
4. JAVA棧：每個線程都有一個自己的JAVA棧;存放的一般是方法的局部變數，方法出口資訊等；方法調用過程中，自動壓棧出棧；ps：棧空間大小是有限制的；
5. 本地方法棧：與JAVA棧類似，區別是使用的對象不一樣，本地方法棧是給Native方法使用的，JAVA棧是給JAVA方式使用的；

附一張圖片，會對java虛擬機器有個整體的認識；

三、多線程訪問共用記憶體情況

當多個線程執行同一個方法的時候，

什麼時候可能會出現異常結果：

多個線程共用一塊記憶體地區，在不加任何保護情況下，對其操作；

什麼時候可能會得到正確的結果：

不使用共用記憶體，每個線程記憶體空間相互獨立；

多線程共用一塊記憶體地區，但是對這塊共用地區加鎖訪問；

 四、執行個體說明

情況一（多個線程共用一塊記憶體地區，在不加任何保護情況下，對其操作）：

寫一個含靜態方法的類，求和，方法內用了一個靜態全域s（多個線程可以同時訪問）：

package com.pichen.java.static_;public class StaticTest {    private static int s = 0;    public static int sum(int n){        s = 0;        for(int i = 0; i <= n; i++){            s += i;                        try {                Thread.sleep(1);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }        return s;    }}

寫一個Thread，調用上面的靜態方法：

package com.pichen.java.static_;public class ThreadCount implements Runnable{    @Override    public void run() {        while(true){            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":" +StaticTest.sum(100));            try {                Thread.sleep(10);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }            }}

寫個Main函數，起三個線程，觀察運行結果，基本都是錯誤的：

package com.pichen.java.static_;public class Main {    public static void main(String[] args) {        ThreadCount t1 = new ThreadCount();        new Thread(t1).start();                ThreadCount t2 = new ThreadCount();        new Thread(t2).start();                ThreadCount t3 = new ThreadCount();        new Thread(t3).start();    }}

運行結果不符合預期：

Thread-0:13968Thread-1:13968Thread-2:13968Thread-0:13033Thread-1:13033Thread-2:13033Thread-1:14725Thread-0:14725

原因：多個線程同時對靜態全域變數s進行操作導致；

ps：這裡的例子是靜態全域變數s，其實有很多種情況會引起結果異常問題，如在main方法中new出了一個對象，new出來的對象是存放在堆中的，多個線程共用，此時如果多線程同時操作該對象的話，也是有可能產生錯誤結果；

情況二（不使用共用記憶體，每個線程記憶體空間相互獨立）：

修改靜態sum方法，使用局部變數s，如下：

package com.pichen.java.static_;public class StaticTest {    private static int s = 0;    public static int sum(int n){        int s = 0;        for(int i = 0; i <= n; i++){            s += i;                        try {                Thread.sleep(1);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }        return s;    }}

運行程式，結果正確：

Thread-1:5050Thread-0:5050Thread-2:5050Thread-0:5050Thread-2:5050Thread-1:5050Thread-0:5050

情況三（多線程共用一塊記憶體地區，但是對這塊共用地區加鎖訪問）：

package com.pichen.java.static_;public class StaticTest {    private static int s = 0;    public synchronized static int sum(int n){        s = 0;        for(int i = 0; i <= n; i++){            s += i;                        try {                Thread.sleep(1);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }        return s;    }

運行程式，結果正確：

Thread-1:5050Thread-0:5050Thread-2:5050Thread-0:5050Thread-2:5050Thread-1:5050Thread-0:5050

轉載地址 ：http://www.cnblogs.com/chenpi/p/5159558.html 感謝原文作者

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